照明用大功率LED封装技术与驱动方法的研究

荧光粉的老化，还可能导致倒装焊的焊锡融化，使芯片失效。而且，当温度上升时，LED色度变差。这是因为随着温度上升，蓝光的发光峰值向长波长方向移动，这与InGaN半导体禁带宽度随温度的变化相同，而YAG荧光粉对460nm的光*敏感，随着蓝光波长的红移，YAG荧光粉吸收率下降，总的发光强度会减少，白光色度变差。 因此，如何改进封装结构以适应芯片面积不断增大带来的散热问题，就成为大功率LED封装首要考虑的问题；解决热问题的方法主要有两种：改善GaN片子的质量，提高内量子效率，提高芯片的发光效率，从根本上减少热量的产生。 改进LED的结构，使热量更容易散出来。 在封装方面，我们主要采用以下方法帮助散热：a用倒装焊的结构（见），利用Sisub―mount来散热，因为Si是热的良导体，其效果要远远好于正面出光的片子靠sapphire来散热。 正面出光及倒装焊b用极薄的导热胶将GaN芯片粘在15.5X 15.5mX2mm的方形A1热沉上，与*5的LED仅靠碗状模具（die）散热相比，更有利于热量的传输。c使用中将封装好的LED固定在合适的散热片上。（Lumileds及GE的产品也需要加散热片或风扇，参见。 3色度的均性问题用于照明的LED往往是集群使用，器件间色度的均匀性就必须加以控制，本的“光通量-驱动电流曲线”。由图可见：光通量随驱动电流的变化满足线性关系，说明在350mA工作电流下电流密度并未饱和。出光效率无显著降低现象。因此我们认为，在散热良好的情况下，加大驱动电流到400mA，我们封装的大功率LED都能工作良好。 4LED驱动的效率问题LED是电流驱动的器件，在亮度达到饱和以前，其亮度与正向电流成正比关系。但功率的急剧增加使得大尺寸白光LED在驱动解决方案上遇到了一些新的问题。首先，大功率白光LED与传统的白光LED―样都是电流驱动器件，对电压的波动反应比较敏感。LED在其工作点附近，I-V曲线十分陡峭。电压变化0.1V，电流变化超过50mA，所以大功率白光LED需要恒流驱动。其次，驱动电路必须能够输出较大的功率，因此传统小尺寸芯片采取的升压式电荷栗变换器和升压式DC-DC变换器不再适用。 同时，必须考虑LED驱动的可靠性问题。串并联阵列的驱动，就必须考虑器件间电流电压的平衡，原因是目前大功率白光LED管芯制作技术还不成熟，器件的均匀性和可靠性都还有待于提高，即使是电参数非常一致的出厂产品，其衰减特性的不一致性，都会造成I一V曲线的差异，使得简单串并联器件间电流失衡而损坏器件。另外还须考虑电压浪涌对器件的破坏。 针对这种情况我们设计了一种低成本的方案以开关式稳压1C（如LM2575）为核心组成恒流驱动模块。其转换效率高，并且具有输入输出电压保护，PWM调光等附加功能。输出电流可设定为350mA或700mA，输出电压可在3―15V之间调节。